2、食用菌工厂通风、制冷量的设计和节能方案介绍——孙文

主讲:孙文江苏科恒环境科技有限公司目录一、个人简介二、食用菌工厂主要受控环境介绍三、食用菌工厂生产区通风系统的设计1、生产区受控通风系统的场所和目的2、生产区内CO2浓度产生量的简易测定方法3、通过稀释法计算生产车间的换气量四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计1、生产区受控制冷系统的场所和目的2、各区域制冷负荷的计算3、实现目标的设备选择要数4、机房总制冷量的确定五、食用菌工厂节能环节介绍1、利用空气冷却器的冷却室自由冷却系统2、培养房空气均布系统的设计3、生育室的冷量回收4、压力无关型的动态能量调节阀5、具备能量自动调节的机房自动控制系统一、个人简介孙文：江苏科恒环境科技有限公司董事长、总经理1988年毕业于上海海洋大学食品冷藏专业江苏大学外聘硕士生导师、高级工程师多年来从事食用菌工厂环境系统的研究、设计和施工，拥有相关专利和软件著作权数十项。主持设计和施工的项目如下：1、上海光明森源生物科技有限公司（瓶栽金针菇36万瓶/天，真姬菇11万瓶/天）2、山东荣丰生物科技有限公司（瓶栽真姬菇14万瓶/天）3、江苏菇本堂生物科技有限公司（瓶栽鹿茸菇10万瓶/天）4、上海益升若兰生物科技有限公司（瓶栽金针菇5万瓶/天）5、河南龙丰实业股份有限公司（瓶栽金针菇10万瓶/天）6、山东利农菌业有限公司（瓶栽真姬菇8万瓶/天）7、江苏东越生物科技有限公司（瓶栽金针菇8万瓶/天）8、山东美奥生物科技有限公司（瓶栽人工虫草20瓶/天）9、河北九道菇生物科技有限公司（瓶栽金针菇35万瓶/天，真姬菇23万瓶/天）10、山东恒信生物科技有限公司（瓶栽金针菇30万瓶/天）11、贵州泉源生物科技有限公司（袋栽木耳菌包20万棒/天）二、食用菌工厂人工环境介绍三、食用菌工厂生产区通风系统的设计1、生产区受控通风系统的场所和目的净化区域：冷却前、冷却间、接种前、接种室、接种后普通区域：前培养、后培养、生育室净化区域通风按食用菌工厂特殊要求设计和其他净化工厂有很大差异。本次主要探讨通风量的普通区域通风设计。通风换气的目的是用室外低CO2浓度的空气稀释和置换室内高CO2浓度的空气，从而达到满足食用菌生长所需要的合适氧气和二氧化碳浓度，在一些气候适宜地区培养室换气也能用来降低室内温度，带走菌瓶热量。通风换气置换的不仅仅是氧气和二氧化碳，还有空气中水分子的交换，换气会对室内温度和相对湿度带来变化。三、食用菌工厂生产区通风系统的设计2、生产区内CO2产生量的简易测量方法:活体菌瓶因生长条件和菌龄的不同很难用理论计算的方法得出准确的结果实际测量法：假设房间面积1000平方米、库高6.5米、培养间菌瓶数量60万瓶（600吨）起始CO2浓度2000PPM（容积比），房间体积6500立方米，内容物占体积500立方米,空气体积6000立方米空气中净CO2体积为12立方米。维持温度密闭15分钟库房内CO2浓度上升为3000PPM。CO2产生量为6立方米对应于单位CO2产生的速度为0.67ml/kg.min实际运用中可以在不同的温度和菌龄条件下多次测量库内CO2浓度变化的速率推算出各不同阶段的CO2发生量并取最大值用于通风量的设计。6000m3,60万瓶2000ppm9:006000m3,60万瓶3000ppm9:15三、食用菌工厂生产区通风系统的设计3、通过稀释法计算生产车间的换气量:换气就是用室外低浓度CO2空气稀释和置换室内高浓度CO2空气，因通排风方法和效率各异，这里使用体积膨胀稀释的计算方法：例：按前页:空气净容积A=6000m3,菌瓶质量G=400T,呼吸量H=0.67ml/kg.min库房浓度下限S1=2000PPM，上线S2=3000PPM，室外空气S0=500PPM换气时间：T=20MIN，最小换气量：VV=（HTG+（S2-S1）*A）/((S1-S0)*T)=(0.67*20*400000+(3000-2000)*6000)/((2000-500)*20)=377m3/min折合23000m3/h换气量，实际选型中考虑到滤网堵塞等因素通风量选择为计算风量的1.5-2倍。由于换气开始时排出空气浓度较高，实际换气时间可能小于计算值，实际测量中，大部分品种的前培养呼吸量在0.2-0.4ml/kg.min之间，后培养呼吸量在0.3-0.8ml/kg.min之间，生育室出芽区在0.4-0.6ml/kg.min之间，生长区在0.5-1ml/kg.min之间三、食用菌工厂生产区通风系统的设计其他方面：1）由于换气造成室内空气的绝对含水量和温度的变化，夏季换气时应注意换气后如果空气露点温度高于菌瓶表面温度，会造成菌瓶外表面结露，增加杂菌生长的可能性。2）稀释法置换空气，新风的需求量和CO2浓度带宽的大小并无太大的关联，建议还是使用较小的带宽控制CO2浓度，减少换气对室内温度的影响。3）气密室新风方式因气密室为负压，极易造成关联房间负压倒气，不建议超过50米以上的送风道，特别是对于高温培养品种，容易引起交叉感染。4）对于未经过温度处理的送风系统，因送风口冷热交界面会产生冷凝现象，风口布置应尽量避免位于菌瓶正上方，如不可避免应作冷凝水收集装置。四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计1、生产区主要制冷负荷的场所和制冷的目的主要负荷场所：冷却间、前培养室、后培养室、生育室制冷系统的主要目的：1）将货物发热量、新风热量、结构及设备热量带走维持菌瓶所需的合适的生长温度2）通过调节换热器空气流量和换热器表面温度的方法调节换热器的除湿能力用来调节菇房的相对湿度，从而控制菇体或栽培料的蒸发量，达到控制菌菇生长的目的3）通过换热器循环风机形成的空气流场，维持菌瓶温度的一致性。四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计2、各区域冷量的计算冷却间：冷却时间：根据工艺要求冷却时间从进库开始到接种前5小时，第二天接种的工厂取12-14小时，第三天接种的工厂取36小时，接种前菌瓶应能在冷却间（或接种前缓冲间）用接种温度平衡5-6小时，使菌瓶内外部温度一致，消除菌瓶和外部空气温差造成的凝露或过冷和过热冷却间热负荷：包括：1）菌瓶从起始温度降温到目标温度所放出的热量2）因净化换气带来的室外空气热负荷3）设备机械热和维护结构散热量一般来说对于第二天接种的工厂选6-8KW/吨料重制冷量第三天接种的工厂选3-4KW/吨料重制冷量（计算方法若）空气循环量：400-600M3/KW对于大于两炉以上的冷却间应具备分区温度控制能力四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计2、各生产区域冷量的计算热负荷：包括：1）菌瓶呼吸热量（前培养0.1-0.15W/KG、后培养0.2-0.4W/KG、发芽室0.3-0.5W/KG、生育室0.5-0.8W/KG）2）因换气带来的室外空气热负荷（需根据各地气候和品种计算）3）设备机械热和维护结构散热量（根据设备量和保温结构计算）一般来说前培养负荷：250-300W/吨料重后培养负荷：350-500W/吨料重生育室芽出阶段负荷：600-800W/吨料重生育室生长阶段负荷：1000-1400W/吨料重四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计3、各区域换热器选型原则：前培养：空气侧进出温差大于3度，水侧5度工作系数不大于0.7，瓶间空气流速不大于0.5M/s空气循环量：不大于300M3/KWs后培养：空气侧进出温差不大于3度，水侧5度工作系数不大于0.7，瓶间空气流速不小于1M/s空气循环量：不小于600M3/KW冷却室：空气侧进出温差不大于3度，水侧5度工作系数不大于0.8，瓶间空气流速不小于1M/s空气循环量：不小于600M3/KW生育室：空气侧进出温差2-5度间可调，水侧2-5度可调可控，工作系数不大于0.6，瓶间空气流速0.2-1.5M/s空气循环量：300-500M3/KW四、食用菌工厂生产区制冷系统的设计4、机房冷量确定和设计主机制冷量的选择：夏季在一台主机故障后能够通过调节手段不停产,富裕制冷量在25%左右，冬季大部分时间能够用一台主机维持生产。冷冻水泵的选择：最大流量按末端最大流量计算，单台水泵能维持单台主机运行二次室内水箱：北方工厂需安装机房内冷却水水箱配合冷却塔使用，在停电或设备检修时主机冷却水水温能够保证正常开机水温。五、食用菌工厂节能环节介绍1、利用空气冷却器的冷却室自由冷却系统自由冷却系统是利用室外空气和冷却室内的温度差，将冷却室的热量通过冷媒和空气散热器散发到空气中，不通过制冷主机，在夏季利用自由制冷系统可以将料温降到50度以下，冬季可以完全依靠自由冷却系统冷却菌瓶，在工厂中用于冷却料瓶的冷量约占总冷量的1/6，如果采用自由冷却系统可以节约总冷量的大概10%。五、食用菌工厂节能环节介绍2、培养房空气均布系统的设计立面温度云图（差）测试工厂数据：托盘1100*1400，瓶1250*1100，单托6框9层五、食用菌工厂节能环节介绍导流方案一导流方案二方案一立面温度计算机云图（好）方案二立面温度计算机云图（中）温度场的均匀性只需做很小的导流设计就能获得很大改善，维持相同的瓶间温度，库温可提高左右。2、培养房空气均布系统的设计五、食用菌工厂节能环节介绍3、生育室的冷量回收热管式热回收可回收冷量的35%，无交叉感染可能，新风冷量的回收利用：热管、板换、转轮（热管式热回收新风机组安装示意）五、食用菌工厂节能环节介绍4、压力无关型的动态能量调节阀压力无关型能量调节阀用于生育室水侧能量调节，无关管网压差可以按用户要求进行冷量、水侧温差、流量为目标的调节方式满足库房内温度、湿度的调节和冷冻水流量控制，避免因压力波动带来的无效流量浪费，综合节能15%以上。五、食用菌工厂节能环节介绍5、具备能量自动调节的机房自动控制系统机房自控由供回水温传、压力传感器、水泵变频器、冷却塔温度控制系统、主机通讯系统、主机变频器、主态软件等构成，其主要目的是保证系统在高效状态下运行，避免主机的低效能工况位置和水泵的无效运行，在过度季节通过调节冷却水水温，提高主机的制冷效率，合理的机房群控系统可以使机房效率提高10%以上。经过以上各个节能方案的实施本公司的案例中华北地区35万瓶日产量的金针菇工厂，年平均单瓶耗电量达到0.35度以下远远高于国内平均水平。谢谢江苏科恒环境科技有限公司孙文（13905281649）2018.6.18